集成量子传感器和压力感应器新东西可精确检测超导体特性

  据发表于最新一期《天然》杂志的论文，美国哈佛大学开发了一种精准丈量超导体的根底东西。他们创造性地将量子传感器集成到规范的压力感应设备中，然后直接读出加压资料的电和磁性质。

  运用金刚石压砧中氮空位中心能够检测高压超导体对磁场的排挤（）艺术图。图片来自：埃拉·马鲁申科/美国科学促进会网站

  氢在压力下的体现很古怪。理论猜测，这种一般是气态的元素在100多万个大气压的压力下，会变成金属，乃至还会变成超导体。科学家一向巴望了解超导富氢化合物（称为氢化物）并终究将其用于实践，包含悬浮列车、粒子探测器等。可是，现有手法很难研讨这些资料，想要精确丈量更是困难重重。

  而哈佛大学团队开发的新东西不仅能丈量氢化物超导体在高压下的行为，还能对其成像。

  在极点压力下研讨氢化物的规范办法是运用金刚石压砧仪器，它可在两个亮堂式切开金刚石界面之间揉捏少数资料。为经历测验样品何时被揉捏到足以超导，一般要寻觅两个特征：电阻降至零，以及对邻近任何磁场的排挤效果（又叫迈纳斯效应）。

  想要施加必要的压力，研讨人员必定用一个垫圈将样品固定住，使揉捏均匀分布，然后将样品关闭在一个腔室中。但这很难真实观察到超导电性的两层特征。

  为了处理这一个问题，研讨人员规划并测验了一种奇妙的改造方法：他们将一层薄薄的传感器直接集成到金刚石压砧的表面上。该传感器是由金刚石原子晶格中天然发生的缺点制成的。他们运用这一些被称为氮空位中心的有用量子传感器，在样品被加压并进入超导区域时，对腔内的区域进行了成像。为证明他们的概念，研讨人员运用了氢化铈，这样一种资料已知在大约100万个大气压下会成为超导体。

  新东西不仅可协助科学家发现新的超导氢化物，还可更容易地研讨现有超导资料。

  极点压力有多凶猛？在土星的第六颗卫星泰坦上，有一个天然气湖泊，便是泰坦上极点压力环境所造成的，让空气“变了质”。相比之下，咱们作业日子中接受的压力都不算得上什么了。而当压力满足极点，像本文中所述，氢也能呈现金属化，乃至展示出超导性。这种氢化物超导体十分诱人，未来或许给人类供给无限使用，但科学家有必要精确了解其特性，这正是量子传感丈量东西的含义。